1. Научные основы выбора конструкционного материала

Поведение конструкционного материала под действием рабочей нагрузки описывает известная диаграмма деформации (рис. 38).

Рис. 38. Диаграмма упруго-пластической деформации материала

Характерные точки на этой диаграмме представляют собой стандартные характеристики

( в – предел прочности, т – предел текучести, пц – предел пропорциональности, - относительная деформация в %). Площадь на диаграмме соответствует работе или энергии, затраченной на деформацию, отнесенной к единице объема. Тангенс угла - это модуль упругости (модуль Юнга) при растяжении, характеризующий жесткость материала. Модуль Юнга введен в законе Гука σ=Еɛ, где σ – нагрузка (механическое нагружение), Е – модуль Юнга, ɛ - относительная деформация (Δℓ/ℓ). Модуль Юнга является физико-механической характеристикой, т.е. зависит от физических параметров – рода материала и внешних условий и механических – геометрии детали и структуры материала. Например, для чугуна закон Гука имеет вид: σ=Е(σ)ɛ и является нелинейным.

2. Методы управления механическими свойствами

2.1 Термическая обработка материалов

При работе изделия даже в условиях статических нагрузок надежность его в значительной степени определяется запасом пластичности материала. В свою очередь пластичность зависит от вида термической обработки, которой был подвергнут конструкционный материал.

Термическая обработка подразделяется на:

А) собственно термическую,

Б) термомеханическую

В) химико-термическую.

Собственно термическая обработка заключается только в термическом воздействии на металл или сплав, термомеханическая – в сочетании термического воздействия и пластической деформации, химико-термическая – в сочетании термического и химического воздействия.

Собственно термическая обработка включает следующие основные виды:

1. Отжиг – термическая обработка с нагревом до температур, превышающих температуру фазовых или структурных превращений, с выдержкой и медленным охлаждением, обеспечивающим получение равновесной структуры.

2. Закалка – термическая обработка с нагревом выше температур фазовых превращений, выдержкой и быстрым охлаждением, фиксирующим неравновесное состояние. Фаза – это однородная часть системы, которая отделена от другой части системы (фазы) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком. В твердых сплавах фазами могут быть зерна чистого металла, зерна твердого раствора и зерна химического соединения.  Поскольку разделение на термодинамические фазы — более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. 

3. Отпуск - термическая обработка с нагревом ниже температуры полиморфного превращения, с выдержкой и охлаждением, обеспечивающим получение более равновесной структуры и оптимальное сочетание служебных свойств. Температура, при которой происходит переход решетки из одного вида в другой, называется температурой полиморфного превращения или температурой перекристаллизации. При этом изменяются свойства металла (плотность, теплопроводность, теплоемкость и др.).

Полиморфизм - это изменение структуры вещества при постоянном составе. Смысл тут такой, что при изменении температуры многие металлы меняют кристаллическую решетку, для каждого металла это индивидуально. Используется в ядерном оружии: плутоний при температуре около 400˚С переходит в фазу с плотностью на 15% больше, чем предыдущая, этого хватает для создания критических параметров, и он взрывается.

4. Старение – термическая обработка, осуществляемая путем изотермической выдержки при повышенной или комнатной температуре, обеспечивающей увеличение прочности и твердости при одновременном снижении пластичности и ударной вязкости.

После закалки материал подвергается отпуску. Различают 3 вида отпуска: низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск применяют обычно в тех случаях, когда требуется наибольшая твердость. Интервал нагрева – 150-200 град. С. В результате низкого отпуска твердость закаленной стали сохраняется, а хрупкость несколько уменьшается. Такую структуру называют отпущенным мартенситом. Мартенсит — основная структурная составляющая закалённой стали; представляет собой упорядоченный пересыщенный твёрдый раствор углерода в железе. С превращением мартенсита при нагреве и охлаждении связан эффект памяти металлов и сплавов. Назван в честь немецкого металловеда Адольфа Мартенса. У инструментальных сталей достигается твердость по Роквеллу 62 - 64 единицы.

Средний отпуск (300-400) град. Достигаемая твердость по Роквеллу порядка 50 единиц и очень высокий предел упругости. Применяется для пружин и рессор.

Высокий отпуск (500-600) град. С дает структуру металла с невысокой твердостью по Роквеллу 30-35 единиц, но зато с относительно высокой пластичностью и ударной вязкостью, что делает высокоотпущенную сталь надежной при работе в условиях динамических нагрузок (кулачки, рычаги, толкатели и т.п.).

Для сравнения энергоемкости разрушения пластичного и хрупкого материалов рассмотрим сталь 45 в состоянии после низкого и высокого отпуска. Ее механические характеристики представлены в таблице 12.

Таблица 12

Характеристики	Низкий отпуск 200 град С	Высокий отпуск 500 град. С
σпц	1150 Мпа	550 МПа
σв	1350 Мпа	800 МПа
ɛ	3%	10%

Механические характеристики стали после низкого и высокого отпуска.

Анализ диаграмм растяжения показывает, что деталь, изготовленная из более пластичного материала, оказывается во много раз более энергоемкой, чем изготовленная из хрупкого (рис. 39). Соответственно увеличивается и ее надежность, так как уменьшается риск разрушения от случайных перегрузок. Особенно большую роль играет это обстоятельство в условиях динамических нагрузок.

Таким образом с помощью термической обработки можно изменять диаграмму растяжения одного и того же металла в широких пределах.

Рис. 39. Энергоемкость разрушения материала в различных состояниях. I – низкий отпуск, II – высокий отпуск.

Выбор того или иного вида термообработки обеспечивает управление механическими свойствами конструкционного материала, однако не все материалы обладают такой способностью.

Технологические характеристики конструкционных материалов

1. Закаливаемость – это способность конструкционного материала повышать прочность и твердость в результате закалки. Она зависит от содержания углерода.

2. Свариваемость – это способность образовывать надежное сварочное соединение. Она оценивается соответствием свойств шва свойствам основного металла и несклонностью к образованию трещин, пор и шлаковых включений. Хорошо свариваются однородные материалы, а разнородные – ограниченно или плохо. Углеродистые стали хорошо свариваются при малом содержании углерода (до 0,25%), т.к у них не происходит охрупчивания и образования закалочных трещин. Наличие легирующих элементов (кроме никеля) ухудшает свариваемость. Чистый алюминий сваривается удовлетворительно, однако имеет низкую прочность. Сварка меди также затруднена образованием оксида Cu2O, реагирующего с водородом ведущим к образованию трещин. Медь должны быть чистой: не менее 0,05% примесей. После сварки необходимо проковать шов.

3. Прокаливаемость – способность закаливаться на определенную глубину, зависит от содержания легирующих элементов и практически не зависит от содержания углерода

4. Упрочняемость пластическим деформированием основана на том, что в результате воздействия на металл обрабатывающего инструмента твердость его существенно возрастает, а пластичность и ударная вязкость падают. Это – результат искажения кристаллической решетки, дробления зерен и блоков. В тех случаях, когда пластичные металлы не поддаются упрочнению методами термической обработки, наклеп – единственный способ повысить прочность материала.

19. Основные направления инновационного развития на производстве. Инновации в производстве.

В Западной Европе	В Японии
Повседневное выявление дефектов	Планируемое на длительный период предотвращение дефектов
Политика покупки комплектующих изделий, основанная на их низких ценах	Политика покупки комплектующих изделий, основанная на низком уровне их дефектности
Общие «идеи» повышения качества	Жесткая политика качества на всех направлениях
Контроль за производством через сведения о ремонте	Контроль за производством на основе анализа
Соглашения о качестве на основе просьб покупателя	Соглашение об уровне качества по инициативе поставщиков
Цель – прибыль. Качество – само по себе	Цель – качество. Прибыль – следствие

Под инновацией (нововведением) обычно подразумевается объект, внедренный в производство в результате проведенного научного исследования или сделанного открытия, качественно отличный от предшествующего аналога. Инновация характеризуется более высоким технологическим уровнем, новыми потребительскими качествами товара или услуги по сравнению с предыдущим продуктом. Понятие «инновация» применяется ко всем новшествам, как в производственной, так и в организационной, финансовой, научно исследовательской, учебной и других сферах, к любым усовершенствованиям, обеспечивающим экономию затрат или даже создающих условия для такой экономии. Инновационный процесс охватывает цикл от возникновения идеи до ее практической реализации.

Инновации на производстве –форма проявления научно – технического прогресса на микроуровне. Они способствуют обновлению номенклатуры выпускаемой продукции повышения ее качества в целях удовлетворения потребностей потребителей и максимизации прибыли организации

На успех реализации инноваций на предприятии влияет множество факторов, среди которых отметим:

• научно-технический потенциал;

• производственно-техническую базу;

• основные виды ресурсов;

• крупные инвестиции;

• соответствующую систему управления.

В формирующемся многополярном мире складываются 4 главных центра научного прогресса – США (35% мировых расходов на НИОКР по паритету покупательной способности), Европейский Союз (24%), Япония и Китай (примерно по 12%). К сожалению, Российская Федерация в группу лидеров не входит – на нашу долю приходится менее 2% мировых расходов на НИОКР по паритету покупательной способности и 1% по обменному курсу. Таким образом, Россия отстает от США по расходам на НИОКР в 17 раз, от Европейского Союза – в 12 раз, от Китая – в 6,4 раза, от Индии – в 1,5 раза.

Основные направления инновационного развития на производстве

1. Комплексная механизация и автоматизация производства – широкое внедрение взаимосвязанных и взаимозависимых машин, аппаратов, приборов, оборудования на всех участках производства, операциях и видах работ. Она способствует интенсификации производства, росту производительности труда , сокращению доли ручного труда в производстве, облегчению и улучшению условий труда, снижению трудоемкости продукции. Таким образом, механизация вытесняет ручной труд, и заменяет его машинами в основных и вспомогательных технологических операциях. В процессе развития механизация прошла несколько этапов: от механизации основных технологических процессов, отличающихся небольшой трудоемкостью, к механизации как основных, так и вспомогательных технологических процессов( комплексная механизация).

Автоматизация производства означает применение технических средств в целях полной или частичной замены участия человека в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации. Автоматизация может быть:

• Частичной (охватывает отдельные операции и процессы)

• Комплексной (охватывает весь цикл работ)

• Полной (автоматизированный процесс реализуется без непосредственного участия человека)

Перспективным направлением в промышленном производстве является создание автоматизированных систем управления технологическими процессами производства и систем контроля качества с обратной связью.

2. Химизация производства- совершенствование производственных процессов в результате внедрения химических технологий, сырья, материалов, изделий в целях интенсификации, получения новых видов продукции и повышения их качества. Это снижает издержки производства и повышает эффективность деятельности организации на рынке. Пример –лаки покрытия «нового поколения», химические добавки, синтетические волокна, легкие и прочные пластмассы.

3. Электрификация производства - широкое внедрение электроэнергии как источника питания производственного силового аппарата. На основе электрификации осуществляют комплексную механизацию и автоматизацию производства, внедряют прогрессивную технологию. Электрофизические и электромеханические способы обработки дают возможность получить изделия сложных геометрических форм. Лазеры широко применяют для резки и сварки металлов, термообработки.

4. Электронизация производства - обеспечение всех подразделений организации высокоэффективными средствами электроники- от персональных компьютеров до спутниковой системы связи и информации. На базе ЭВМ и микропроцессоров создают технологические комплексы, машины и оборудование, измерительные , регулирующие и информационные системы, ведут проектно- конструкторские работы и научные исследовании, осуществляют информационное обслуживание, обучение. Это повышает производительно труда, сокращает время получения информации, увеличивает скорость производственного процесса.

5. Создание и внедрение новых материалов, обладающих качественно новыми эффективными свойствами (жаропрочностью, сверхпроводимостью, коррозионной и радиационной стойкостью и т.п. ), позволяет повышать конкурентоспособность производимой продукции. Это, в свою очередь, положительно отразится на показателях прибыли организации.

6. Освоение новых технологий решает многие производственные и социально – экономические проблемы. В производственном процессе принципиально новые технологии позволяют уточнить объем выпускаемой продукции, не привлекая дополнительные факторы производства. Развитие новых биотехнологий поможет решить проблемы голода в развивающихся странах, борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур без ущерба экологии, обеспеченности сырьем всех регионов мировой экономики, создания безотходного производства. Отечественные предприятия в условиях спада производства в период экономических реформ столкнулись с серьезной проблемой в области инновационного развития. Основные сложности были вызваны отказом финансирования НИОКР со стороны государства, что привело к замораживанию этого вида деятельности организации.

На сегодняшний день вклад РФ в производство наукоемкой продукции на мировом рынке составляет по разным оценкам от 0,2% до 0,5%.

Вместе с тем необходимо заметить, что сегодня многие российские предприятия начали адаптироваться к рыночным условиям, и наметился некоторый подъем отечественной промышленности.

Переход предприятий на самофинансирование, привлечение отечественных и иностранных инвесторов побудило к инновационной деятельности предприятий. Кроме того, руководители промышленных предприятий осознали, что стратегическое планирование в области инноваций является основополагающим элементов повышения эффективности деятельности фирмы в рыночных условиях хозяйствования. В связи с этим часть внутренних инвестиций стали направлять на инновационное развитие предприятия.

Инновации , тем не менее, требуют не только значительных инвестиций, но и эффективного управления в целях получения положительно результата от их применения.

Инновации в производстве:

Концентрация обработки - благодаря использованию нового целевого оборудов-я эффект достигается за счет выполнения всех технологич. операций на едином оборудовании (напр-р, на обрабатывающем центре).

Гибкое автоматизированное произв-во. Его возникнов-е обусловлено:

а) изготовитель д. иметь производств. мощности на кажд. вид продукции, что снижает фондоотдачу и увеличивает срок окупаемости

б) в условиях интенсификации НТП и быстрой смены моделей продукции в произв-ве, используемое оборудов-е не успевает подвергнуться физ. и моральному износу и списывается

в) сохранение выс. стоимости рабочей силы, потребность повысить производит-сть труда

Гибкое автоматизированное произв-во предполагает наличие оборудов-я с программным управлением, объединенным автоматич. транспортом, роботизированным загрузочным устройством и управляемым по единой программе.

Технич. преимущество - увелич-е производит-сти и сокращ-е персонала.

Высокоскоростная обработка

По мере возрастания требований к точности обраб-ки возникла необх-сть максимально снизить силу резания, что достигается существенным увеличением скоростей обработки. Технич. эффективность обусловлена повыш-ем точности и сниж-ем шероховатости детали. Экономич. эффективность - сниж-е себестоимости.

Вертикальная компановка оборудов-я

Предпосылка возникнов-я - повыш-е стоимости производств. помещений в развитых странах в связи с повыш-ем стоимости ресурсов. Стала актуальной задача сокращ-я площади, занимаемой оборудованием.

20. Свойства наноматериалов. Научные основы и объекты нанонауки и нанотехнологии.

Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10⁻⁹ метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

Как следует из названия, номинально наномир представлен объектами и структурами, характерные размеры R которых измеряются нанометрами (1нм = 10^–9м = 10^-6 мм = 10^–3 мкм). Сама десятичная приставка «нано-» происходит от греческого слова νανοσ – «карлик» и означает одну миллиардную часть чего-либо. Реально наиболее ярко специфика нанообъектов проявляется в области характерных размеров R от атомных (~ 0,1 нм) до нескольких десятков нм.

В ней (области) все свойства материалов и изделий (физико-механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические, химические, каталитические и др.) могут радикально отличаться от макроскопических. Существует более десятка причин специфичного поведения и особых свойств наноструктурных материалов и нанообъектов. Причем, их свойства существенно зависят от размеров морфологических единиц и могут быть изменены в необходимую сторону путем добавления и удаления атомов (молекул) одного сорта.

Нанотехнология ‑ совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. Данная технология подразумевает умение работать с такими объектами и создавать из них более крупные структуры, обладающие принципиально новой молекулярной организацией. Наноструктуры, построенные «из первых принципов», с использованием атомно-молекулярных элементов, представляют собой мельчайшие объекты, которые могут быть созданы искусственным путем. Они характеризуются новыми физическими, химическими и биологическими свойствами и связанными с ними явлениями.

Первый технологический уклад (1770-1830) характеризуется использованием энергии воды в текстильной промышленности, водных мельниц, приводов разнообразных механизмов.

Ядро уклада – текстильная промышленность

Второй технологический уклад. Начало XIX – конец XIX века (1830-1880)  – использованием энергии пара и угля: паровая машина, паровой двигатель, паровоз, пароходы, паровые приводы прядильных и ткацких станков, паровые мельницы, паровой молот. Происходит постепенное освобождение человека от тяжелого ручного труда. У человека появляется больше свободного времени.

Ядро уклада — паровое судоходство, добыча угля, развитие железнодорожного транспорта;

Третий технологический уклад. Конец XIX – начало XX века (1880-1930). Использование электрической энергии, тяжелое машиностроение, электротехническая и радиотехническая промышленность, радиосвязь, телеграф, бытовая техника. Повышение качества жизни.

Ядро уклада — черная металлургия, железные дороги, кораблестроение, производство взрывчатых веществ;

Четвертый технологический уклад. Начало XX – конец XX века (1930-1970). Использование энергии углеводородов. Широкое использование двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели, автомобили, тракторы, самолеты, синтетические полимерные материалы, начало ядерной энергетики.

Ядро уклада — автомобилестроение, самолетостроение, нефтехимия, ядерная энергетика, атомное и ядерное оружие. Приоритет атомного оружия принадлежит западным учёным (Нильс Бор, Энрико Ферми и др. Приоритет ядерного оружия принадлежит Отечественным учёным (Сахаров А.Д. – лауреат Нобелевской премии и др.)

Пятый технологический уклад. Конец XX – начало XXI века (1970 — сегодняшний день). Электроники и микроэлектроника, атомная энергетика, информационные технологии, генная инженерия, начало нано- и биотехнологий, освоение космического пространства, спутниковая связь, видео- и аудиотехника, Интернет, сотовые телефоны.

Глобализация с быстрым перемещением продукции, услуг, людей, капитала, идей.

Ядро уклада — электронная промышленность, вычислительная техника, оптико-волоконная техника, программное обеспечение, телекоммуникации.

Шестой технологический уклад. Начало XXI – середина XXI века. Наступает внахлест на 5-ый технологический уклад, его называют постиндустриальным. Нано- и биотехнологии, наноэнергетика, молекулярная, клеточная и ядерная технологии, нанобиотехнологии, биомиметика, нанобионика, нанотроника и другие наноразмерные производства; новые медицина, бытовая техника, виды транспорта и коммуникаций, использование стволовых клеток, инженерия живых тканей и органов, восстановительная хирургия и медицина, существенное увеличение продолжительности жизни человека и животных.

Некоторые ученые уже начинают говорить о скором (в 21-ом веке) наступлении и 7-ого технологического уклада, для которого центром будет человек, как главный объект технологий.

Таким образом, нанотехнологии - это,

во-первых, технологии атомарного конструирования,

во-вторых, - принципиальный вызов существующей системе организации научных исследований,

в-третьих, - философское понятие, возвращающее нас к целостному восприятию мира на новом уровне знаний.

Нанонаука — занимается фундаментальными исследованиями свойств наноматериалов и явлений в нанометрвом масштабе.

Нанотехнология- создание инфраструктур

Наноинженерия- поиск эффективных методов их использования

Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеется в виду три направления:

• Изготовление электронных схем( в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов

• Разработка и изготовление наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу

• Непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка их них всего существующего

21. Лазерная терапия

В настоящей терапии лазеротерапию делят на три группы:

1. Для диагностики

2. Для терапевтического лечения

3. Для хирургического лечения

Лазеротерапия – это направление, которое связано с низким энергетическим лазерным излучением крови и плохозаживаемых ран.

Выделяют два вида излучения:

1. Наружное – лечение лазером происходит путём воздействия излучения на определённые точки и зоны тела. Свет проникает сквозь ткани на большую глубину и стимулирует обмен веществ в поражённых тканях, активирует заживление и регененрацию ран, происходит общая стимуляция организма в целом.

2. Внутренняя – через тонкий световод, который вводится в вену, лазерный луч воздействует на кровь. Внутрисосудистое действие низкоинтенсивным излучением позволяет воздействовать на всю массу крови.

Физикобиологические основы лазерной терапии.

Свойства синего света.

В настоящее время известны следующие основные лечебные эффекты синего света:

1. Стимуляция синтеза энергии на клеточном уровне

2. Снижение вязкости крови

3. Улучшение микроциркуляции

4. Укрепление стенок сосудов

5. Регуляция метоболизма

6. Выраженный эффект регенерации при различных поражениях

Механизм действия синего света основан прежде всего на повышении энергетических возможностей организма за счёт улучшения синтеза энергии.

Фотодинамические эффекты вследствие поглощения света внутренними фотосинсебилизаторами:

1. Избирательное поглощение синего света приводит к разрушению ненужных веществ в клетке и их снижению в крови

2. Разрушение распавшихся биоклеток и способствует их выведению из крови

Широкополосное красное излучение с длиной волны 600-700 нм, имеет близкую к энергетическим связям органических соединений.

Степень поглощения биоткани определяет конечный результат лазерного воздействия.

22. Метод фотодинамической терапии

Фотодинамическая терапия – двухкомпонентный метод лечения, включающий применение фотосенсибилизатора и света низкоэнергетического лазера, длина волны которого соответствует пику поглощения фотосенсибилизатора. В этом случае в организм пациента вводится специальное вещество (фотосенсибилизатор) неинвазивно или внутривенно. Эти вещества скапливаются в тканях злокачественных новообразований. В дальнейшем, под действием излучения лазера, фотосенсибилизаторы выделяют синглетный кислород, который разрушительно действует на раковые клетки.

Всего существует более 20 видов фотосенсибилизаторов; λ, на которых происходят облучения, находится в красной области спектра (630-750 нм). Данная область называется фотодинамическое окно. Верхняя граница обусловлена необходимой энергией кванта для образования синглетного кислорода, а нижняя – высокой поглощательной способностью биоткани. Таким образом фотосенсибилизаторы – такие специальные вещества, спектр поглощения которых располагается в красной области спектра.

ФДТ воздействует на сами клетки биоткани, а не на инородные вещества. Таким образом, данный метод нельзя отнести ни к одному типу воздействия лазерного излучения на биоткани

Характерные плотности мощности используемые при проведении процедуры облучения находятся в области от 50 до 400 мВт/см² (от 50 до 1500 в области головы).

Данный метод лечения пригоден только для поверхностных и приповерхностных злокачественных образований. Причиной того является низкая пропускная способность биотканей ближнего ИК диапазона блин волн.

Разделяют также лазерные системы: непрерывные и импульсные. Непрерывные лазеры не могут использоваться в области с низким кровотоком, а значит и с низкой эффективностью отвода тепла. В основном используют импульсные лазеры с частотами повторения более 1000 Гц, с длительностью импульсов менее времени перфузии.

Самые распространенные лазерные системы – ПП-лазеры, у которых есть главный недостаток – отсутствие плавной перестройки лазерного излучения. Таким образом, с одним ПП-лазером может быть использован только один фотосенсибилизатор. Внастоящее время разрабатываются лазерные системы с лазером на красителях и титан-сапфировым лазером.

Преимущество данного метода лечения в основном на безоперационном подходе и малым временем реабилитации (до 7 дней).

Эффект более 90%.

Главный недостаток – недоступность к внутренним областям биотканей.

23. НИЛИ, биостимуляция

Эффективность воздействия лазерного излучения на ткани зависит от его параметров: длина воны, которая определяет глубину проникновения в ткань; мощность излучения; время воздействия. В лазерной терапии используются потоки низкоинтенсивного излучения не более 150 млВт/см². Данное воздействие называется низкоинтенсивным (НИЛИ).

Действие НИЛИпроявляется в стимуляции изменений рецепторной чувствительности, укорочении фазы воспаления, увеличении потребления тканями кислорода, улучшения микроциркуляции крови, активации транспорта веществ.

Фотобиологическая эффективность действия НИЛИ выражается в противовоспалительной, регенеративной, иммунокорректирующей и бактериостатической реакциях.

Степень того или иного эффекта зависит от длины волны, плотности мощности и дозы воздействия (экспозиции). Для обеспечения биостимулирующего эффекта определены следующие пределы: для плотности мощности от 0,1 до 100 мВт/см², для длины волны от видимого до ближнего ИК (350-1000нм).

Результат фотобиологического процесса – ответ биологического объекта на лазерное воздействие на клеточном и тканевом уровне.

Кроме того лазерное излучение при определенных параметрах может выступать и в качестве раздражителя.

Механизм реализации эффекта НИЛИ представляет собой воздействие на процесс на клеточном, тканевом и системном уровнях.

На клеточном уровне реализуется способность лазерного света восстанавливать аппарат клетки. На уровне возбуждающих тканей реализуется эффект инициированный на клеточном уровне. На организменном и системном уровнях снижается температурная реакция, повышается термоболевой порог, проявляется нормализующее действие на свойства крови.

Лазерная терапия может быть использована: как основной метод лечения; как фактор, повышающий эффективность других методов лечения; как фактор повышающий резистентность на тканевом и организменном уровнях.

Методики лазерной терапии

низкоинтенсивное лазерное излучение используется в двух основных направлениях:

1. Фотодинамическая терапия. Где используется поражающий эффект. В основе механизма поражающего действия, при ФДТ лежит ионизация фоточувствительных реакций, возникающих в результате взаимодействия излучения с молекулами фотосенсабилизатора в присутствии кислорода.

2. Лечение широкого круга воспалительных заболеваний, имея в виду стимулирующий эффект.

Одно из самых коварных свойств НИЛИ это резкая зависимость величины и даже знака эффекта от дозы облучения.

Стимулирующее действие проявляется, как правило, в узком интервале доз облучения, а затем исчезает, или даже сменяется угнетающим действием.

До настоящего времени не объяснены механизмы терапевтического действия НИЛИ, поэтому нет научно обоснованного метода выбора дозы облучения.

Биостимуляция — в основе биостимуляции лежит уникальное воздействие электрического тока. Биостимуляция - это стимуляции биологической активности тканей организма с целью активизировать естественные физиологические процессы для достижения максимально эффективного результата.

Кроме того, биостимуляция сочетает в себе:

- микротоковую терапию (увлажнения, стимуляции и восстановления кожи),

- ультразвуковую терапию (программы, осуществляющие дефиброзирующее воздействие, улучшающие состояние пораженной акне кожи, омолаживающие программы),

- хромотерапию, оказывающую успокаивающие воздействие и нормализующие эмоциональный тон

24. Абляция биоткани

Лазерная абляция – вынос материала при воздействии лазерным излучением на биоткань..

Различают: фотоабляцию, нанодиструктивную и тд.

Основным критерием при абляции являются образование малых зон повреждения здоровой биоткани.

Для выполнения данного условия необходимо чтобы лазерное излучение эффективно поглощалось хромофорами биотканей.

Наибольшее содержание такого хромофора является вода.

Вода имеет пики поглощения в области 1,3 и 6-10 мкм, поэтому при проведении абляции используются лазеры дальнего ИК диапазона (пп-лазеры, волоконные).

Наиболее эффективными для абляции костных тканей: Er:YAGлазез (2,9 нм).

В основном абляция распространена в стоматологии, тк зона термоникроза менее 100 нм.

Лазерная абляция на мягких тканях.

В области короткой длительности импульсов нано, пико, фемто последовательности и высокой мощности возникает новый класс процессов, которые сильно отличаются от чисто термических и фотохомических воздействий лазерного излучения на биоткани, называемые нелинейной фотодиструкцией.

С одной стороны это процесс фотодекомпозиции ткани с помощью УФ излучения (длительность 10^-9 с, плотность мощности 10⁹ Вт/см²), затем следует прецизионное удаление материалов при минимальном нагреве ткани (не более 40⁰С).

С другой стороны это оптический пробой при плотности мощности более 10¹¹ Вт/см². Для этого не обязательно сильное поглощение лазерного излучения биотканями (офтальмология). При этих процессах образуется плазма, которая выносится естественным путем.

В основном используется лазер сине-зеленого диапазона, тк наиболее эффективно поглощается биотканями.

Лазеры для абляции мягких тканей: аргоновый (λ=488 нм, мощность=280 мВт, длительность импульса – непрерывный, глубина проникновения – 20 мкм, время терморелаксации – 5-10 мкс), титан-сапфировый ( λ=790 нм, мощность= более 30 мДж, длительность импульса=7 мкс, глубина проникновения – 200 мкм, время терморелаксации – 25 мкс).

В офтальмологии лазерное излучение используют не только для разрушения новообразований, но и для «приваривания» микрообъектов (сетчатка).

В лазерной офтальмологии также используется лазерная абляция роговицы. Глубина абляции определяется количеством импульсов и энергией одного импульса. В этом случае в основном используются эксимерные лазеры.

Абляция твердых тканей.

Для абляции твердых тканей, кроме Er:YAG используются лазеры видимого диапазона: Nd:YAG, Ho:YAG.

В основном они используются для фототермической абляции костей.

25. Лазерная диагностика в медицине

В настоящее время можно выделить две основные области применения лазеров в медицине:

1. Лазерная спектральная диагностика

2. Томография

- Лазерная спектральная диагностика – анализ выдыхаемого человеком воздуха.

В основном это количественное определение оксидов углерода (СО и СО₂), которое позволяет определить кислородтранспортные свойства крови, а также газотранспортные свойства легочной системы.

Анализ строится на колебательно-вращательном спектре поглощения молекул.

- Томография – метод неразрушимого послойного исследования структурного объекта по средствам многократного просвечивания в различных пересекающихся направлениях.

В основном диагностируют рентгеновским и ультразвуковым методами. Они обладают высоким пространственным разрешением и дают точную структурную информацию. Недостаток – нельзя определить является ли пятно опухолью (злокач или доброкач)

А. Лазерная оптическая томография – при сквозном просвечивании лазерные лучи различно ослабляются в зависимости через какие типы и толщины тканей они проходят. Дает изображение поперечного сечения тканей.

Б. Фотоакустичекая томография – основана на различии поглащенных тканями коротких лазерных импульсов, последующем их нагреве и крайне быстром их терморасширении для получения ультразвуковых волн.

В. Оптическая когерентная томография – позволяет получать изображение в сольно рассеивающих средах. Суть – рассеянный пучок накладывается с опорным, с помощью сканирующего и обрабатывающего сигнала строится изображение исследуемых слоев. Используются титан-сапфировый (790 нм) и Nd:YAG (532 нм) лазеры.

Г. Диффузионно-оптическая томография – ткань накачивается ближним ИК-светом, рассеянный тканью свет собирается с различных локализаций многомодовыми волокнами, которые связаны с оптическими детекторами.

Недостаток – низкий контраст между оптическими характеристиками здоровых и аномальных тканей.

26. Лазерные системы в медицине

Применение лазеров в современной клинической медицине решает сегодня ряд прикладных вопросов, связанных с практикой фундаментальных биомедицинских исследований закономерностей, открытых классиками общей биологии – физиологии и фотобиохимии. Оптические квантовые генераторы находят все более широкое применение в различных областях экспериментальной и клинической медицины. Генерируемое ими лазерное излучение обладает уникальными свойствами, среди которых - монохроматичность, высокая когерентность, огромная энергетическая плотность, строгая направленность и возможность фокусировки. Выпускаемые в настоящее время различные типы лазеров работают в непрерывном и импульсном режимах, обеспечивают генерацию излучения любой длины волны в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном спектральных диапазонах, обладают возможностью плавной перестройки генерируемого спектра.

Примеры лазерных систем, которые уже применяются в медицине:

ФДТ: Лазер на парах меди (630-700 нм)

Аргоновый на красителях (630 нм)

На парах золота (627 нм)

ПП-лазер (630-675 нм)

Светодиодный (630-750 нм)

Абляция: Er:YAG (2,9 мкм, твердые ткани)

Аргоновый (488 нм, офтальмология)

Титан-сапфировый (790 нм, офтальмология)

ПП-лазер (ближний ИК, сосудистая система)

Биостимуляция: лазеры видимого и ИК диапазона (350-1000 нм)

Внутрикостное облучение: He-Ne-лазер (630 нм)

Томография: Титан-сапфировый (790 нм)

Nd:YAG (532 нм)

Фототермолиз: Аргоновый (488/514 нм)

На красителях (500-600 нм)

Диодный (1500 нм)

Удаление инородного пигмента: Nd:YAG (1064 нм)

27. Оптические системы лазерной обработки

В лазерных технологиях инструментом воздействия на обрабатывае­мый материал является пучок лазерного излучения. Кроме энергетических характеристик пучка существен­ную роль играют его пространственные параметры, такие как размер и форма зоны воздействия. Эти характеристики определяются выбранной оптической или оптикомеханической схемой обработки, основное назначение которой состоит в концентрации энергии и в обеспечении заданного поля воздействия и формы облученной зоны внутри него.

Концентрация энергии осуществляется либо путем фокусировки лазерного пучка, либо за счет его оптической проекции в соответствующем масштабе. Основными методами формирования облученной зоны являются:

1) методы сканирования поверхности сфокусированным пучком;

2) проекционные методы.

При использовании методов сканирования поверхности сфокусированным пучком изображение синтезируется в результате последовательного облучения заданного топологического рисунка сфокусированным пучком излучения. Обход контура на обрабатываемой поверхности осуществляется путем относительного перемещения пучка излучения и объекта обработки.

Фокусировка лазерного пучка зависит от поперечного распределения интенсивности в нем. Последнее определяется модовой структурой пучка. Для наиболее часто встречающихся в лазерных технологиях случаев мож­но ограничиться двумя моделями лазеров: одномодовой, и телецентрической для многомодовых лазеров.

28. Лазерная микрообработка

Основными физическими процессами лазерной микрообработки являются: испарение или абляция (для любых материалов), нагревание при формообразовании в нагретом состоянии, лазерное химическое травление, послойное лазерное наращивание (синтез).

На точность и качество лазерноймикрообработки влияют:

1. - параметры лазерного пучка (временные и энергетические характеристики зависят от лазера, пространственно-геометрические характеристики зависят от оптической системы)

2. - процесс взаимодействия лазерного излучения с материалами (нагревание, испарение, появление жидкой фазы, отдача паров и тд)

3. - дополнительные и сопутствующие факторы (поддув газа, пред и пост обработка и тд)

4. Главный фактор ограничивающих качество лазерной микроообработки – появление жидкий фазы и ее неполное удаление в процессе обработки.

5. Главной причиной появления жидкий фазы – плавление материала на глубину оцениваемую как: Х_пл-(а*τ)^1/2

6. Главная причина удаления жидкой фазы в отсутствии внешних факторов – действие давления паров отдачи: Р_отд – q/τ, где q-плотность мощности, τ-длительность импульса.

7. Чтобы обеспечить условия манипуляции жидкой фазы необходимо оптимизировать параметры лазерного излучения такие как: энергетические и временные характеристики, которые зависят от параметров лазерного источника; пространственные характеристики, которые зависят от параметров оптической системы лазерного пучка; характеристики взаимодействия лазерного пучка с материалом.

8. Лазеры для микрообработки.

9. Наиболее важными параметрами для микрообраюотки являются: вид воздействия (импульсный или непрерывный), мощность излучения, длина волны, длительность импульса, частота, модовая структура, расходимость.

Требуемые параметры лазеров для микрообработки:

- мощность излучения должна обеспечить нагревание поверхности до 10000 К. Беря значения для стали и при радиусе пятна 50 мкм требуемая импульсная мощность равна 1000 Вт. В этом случае режим генерации определяет только тип операции, но не величину мощности.

- длина волны должна лежать в области большой поглощательной способности материала, зависящей от оптических характеристик. Например, видимый – для металлов, ИК – для стекла, УФ – для полимеров.

- длительность импульса определяет следующие характеристики процесса: глубину проплавления слоя, величину давления отдачи паров, величина термомеханичиских напряжений, эффект экранирования падающего излучения, стабильность размера облучения, стабильность пороговой плотности мощности. По всем этим причинам чем меньше длительность импульса, тем лучше качество (до 10^-9 – 10^-12 с).

- частота следования импульсов влияет на температуру материала, которая меняется после окончания каждого импульса и средняя температура может понижаться, но если частота больше f_kp=a/(30*r₀²), то изменение температуру не будет наблюдаться. Таким образом, результат воздействия будет зависеть только от мощности и энергии отдельных импульсов.

29. Лазерные системы для обработки материалов

Гибкость лазерных методов такова, что ни одно из стратегически важных технологических направлений в мире за последние 15-20 лет не обходилось без использования лазерных технологий обработки материалов в их самом современном виде. Они активно применяются в электронном машиностроении, автомобилестроении, атомной, космической, авиационной и судостроительной промышленности, медицине и практически во всех направлениях оборонного производства. Они позволяют повысить качество продукции, производительность, обеспечить экологическую чистоту производства. По своим возможностям и областям применения лазерные технологические комплексы для обработки можно разбить на два типа. Первый тип – это ЛТК, в которых в основном используются энергетические возможности высокомощных лазеров. Средняя мощность лазеров в комплексах этого типа составляет единицы киловатт. Основная область применения – машиностроение, например, раскрой листового металла в заготовительных производствах, резка и сварка корпусных и каркасных деталей, изготовление обшивок, панелей и т.д.

В настоящее время наибольшее распространение в этом классе ЛТК получили комплексы на СО₂-лазерах. Длина волны излучения СО₂-лазеров составляет 10 мкм. Поэтому комплексы с этими лазерами можно использовать для резки и металлов, и неметаллов. Однако для резки металлов из-за высокого коэффициента отражения нужен достаточно большой уровень мощности (более 0,5-1,0 кВт).

Для ЛТК первого типа кроме СО2-лазеров применяют также мощные твердотельные лазеры с длиной волны 1 мкм. Такие лазеры, в отличие от газовых, режут неметаллические материалы значительно хуже, однако имеют значительное преимущество при резке металлов, т.к. излучение с длиной волны 1 мкм отражается металлами меньше. Среди твердотельных лазеров в диапазоне мощностей более 1-2 кВт особый интерес представляют появившиеся в последние годы волоконные лазеры. Преимущества волоконных лазеров – высокий КПД и долговечность. Уже сейчас освоены лазеры с выходной мощностью 10 кВт. Основной сдерживающий фактор внедрения этих комплексов – пока еще высокая цена.

Второй тип – это комплексы, в которых кроме энергетических возможностей используются и другие свойства лазерного излучения и обрабатываемых материалов: спектральная селективность, уникальная возможность распределения энергии во времени и т.д. Средняя мощность лазеров в ЛТК этого типа, как правило, не превышает примерно 500 Вт. ЛТК второго типа следует разделить на системы с лазерами непрерывного или квазинепрерывного (пиковая мощность примерно до 1-2 кВт) режима работы, генерирующие излучение в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра (1–10 мкм) и ЛТК с импульсными лазерами, генерирующими излучение в ультрафиолетовом, видимом и ближнем ИК диапазонах (0,2–1 мкм) Наибольшее распространение среди ЛТК с непрерывными (квазинепрерывными) лазерами получили комплексы на основе СО2-лазеров.

Эти комплексы используются в установках резки и маркировки дерева, оргстекла, пластмассы, кварца, системах. Применение для этих целей СО2-лазеров связано с тем, что эти материалы практически прозрачны для излучения 1 мкм, но хорошо поглощают излучение с длиной волны 10 мкм. ЛТК с непрерывными твердотельными лазерами с ламповой накачкой мощностью до 500 Вт используются для резки тонких металлов.

Для сварки и резки практически у всех предлагаемых на российском рынке моделей используются Nd:YAG-лазеры с ламповой накачкой. В ЛТК для маркировки в настоящее время используются три типа лазеров: отечественные Nd:YAG-лазеры с ламповой или диодной накачкой и волоконные лазеры производства НТО «ИРЭ-Полюс». Каждый их этих типов маркировщиков имеет свои преимущества и недостатки, поэтому они не заменяют, а дополняют друг друга.

30. Применение лазеров в обработке материалов

По своим возможностям и областям применения лазерные технологические системы (ЛТК) можно разбить на два больших класса.

В первом в основном используется энергетические возможности высокомощных лазеров. Средняя мощность лазеров здесь составляет единицы киловат. Основная область применения – машиностроение, раскрой металла, сварка, наплавка и т.п. Системы с такими лазерами используются для резки и сварки деталей кузова в автомобилестроении (например для сварки алюминиевых панелей кузова (Audi A2, A3)), раскроя листового металла в судостроении и вагоностроении; также мощные лазеры используются в самолетостроении при изготовлении каркасных силовых конструкций и панелей обшивки из алюминиевых сплавов и др.

Второй - это комплексы с менее мощными лазерами. В этом классе кроме энергетических возможностей лазерного пучка, используются и другие свойства лазерного излучения и обрабатываемых материалов. Область применения ЛТК этого класса наиболее разнообразна: микрообработка, прецизионная резка и сварка различных материалов, сверление отверстий, маркировка, скрайбирование и множество других.

Широкое применение лазеров обусловлено свойствами их излучения — малой расходимостью луча, монохроматичностью и когерентностью излучения. Полупроводниковые лазеры используются в качестве прицелов ручного оруждия и указок, в проигрывателях компакт-дисков, как мощные источники света в маяках. Газовые лазеры применяются в геодезических нивелирах, дальномерах и теодолитах; в метрологии — как эталоны частоты и времени; для записи голограмм. Лазеры на красителях и других рабочих средах используются для зондирования атмосферы. Мощные технологические лазеры на парах металлов и молекулах (в основном на CO2) — для резки, сварки и обработки материалов. Эксимерные лазеры применяются в медицине для терапевтического воздействия и хирургического вмешательства. Лазеры используют для осуществления термоядерной реакции (т. н. «инерциальный способ»), сортировки изотопов, в тонких физических и химических экспериментах.

31. Лазерная резка

На начальном этапе развития лазерной техники технология резки металлов развивалась очень медленно. Чтобы обеспечить резку металлов, обладающих высокой теплопроводностью и высоким коэффициентом отражения от поверхности, с достаточно высокой скоростью, необходимы большие значения средней мощности излучения. Процесс лазерной резки металлов и других материалов значительно ускоряется при обдуве материала струёй кислорода. В этом случае большая часть энергии, затрачиваемой на резку, получается за счет экзотермических реакций между металлом и кислородом. Лазерное излучение нагревает материал до точки возгорания, а сам процесс резки протекает в результате реакции металла с кислородом. Указанный процесс позволяет разрезать с высокой скоростью металлические пластины большой толщины при мощности источника лазерного излучения всего лишь в несколько сотен ватт. В присутствии кислородной струи скорость резки возрастает примерно на 40% по сравнению с резкой в присутствии струи инертного газа

Значения скорости резки довольно большие и представляют интерес для промышленности. Лазерно-кислородный метод наиболее удобен для резки химически активных металлов типа титана.

Производительность одной из лазерных установок для резки материала на основе СО2-лазера вещностью 250 Вт составляет ~30000 м/год.

Лазерная резка, как и другие виды лазерной обработки, основана на тепловом действии излучения, при этом характерной особенностью явля­ется то, что нагревание происходит под действием движущегося источника тепла.

При лазерной резке диэлектрических материалов или металлических пленок на диэлектрических подложках источник тепла является быстро движущимся.

Лазерная резка может быть основана на различных процессах: испа­рении материала, плавлении с удалением расплава из зоны реза, химиче­ских реакциях (горении, разложении с выделением летучих соединений и др.). Получение глубокого реза испарением сопряжено с образованием достаточно большого количества жидкой фазы и ее неполным удалением из зоны воздействия излучения давлением паров. В этом случае с целью исключения заплавления сквозного реза применяют устройства отсоса продуктов разрушения из зоны резания или поддув активного газа, обычно кислорода, в зону резания (газолазерная резка).

32. Лазерная сварка

Для получения сварного шва требуется лазер, который работает либо в непрерывном режиме, либо в режиме повторяющихся импульсов с достаточно высокой частотой повторения.

Соотношение между глубиной проникания h, мощностью лазера Р и скоростью сварки V имеет вид h = βP Ѕ V-γ , где β и γ - постоянные, которые зависят от лазерного источника, фокусирующей системы и свариваемых материалов.

Важнейшим достоинством лазерной сварки является малая зона термического влияния. Качество соединений зависит от многих факторов, и прежде всего от типа свариваемых материалов. Так, цинк, алюминий, олово, тантал или вольфрам трудно свариваются в отличие от палладия, золота, платины, малоуглеродистой стали, никеля. Прочность соединения зависит от величины зазора между свариваемыми элементами, зазоры в стыке не должны превышать 0,15h ( h – толщина листа ) , а при сварки в нахлест – 0,25h.

Метод лазерной сварки обладает важными преимуществами по срав­нению с большинством других способов сварки.

Высокая плотность мощности излучения обеспечивает возможность сваривания тугоплавких материалов (вольфрам, тантал, молибден) и мате­риалов, обладающих большой теплопроводностью (медь, серебро). Крат­ковременность и локальность лазерного воздействия позволяют сваривать детали малой толщины (~ 10 мкм) и малых размеров при незначительном термическом воздействии на соседние участки. Большое значение имеют бесконтактность воздействия и возможность сварки в прозрачной газовой или жидкой среде.

Существуют следующие разновидности сварки: точечная и шовная. Точечная лазерная сварка эффективно применяется в микроэлектронной технологии на операциях сварки проводов, приварки проволок к контакт­ным площадкам и тонким пленкам, сварки тонких пластин. Шовная лазер­ная сварка производится с помощью лазеров, работающих и непрерывном режиме и в импульсно-частотном режиме методом перекрытия зон воз­действия.

Скорость шовной импульсной сварки определяется диаметром свар­ных точек d, коэффициентом их перекрытия p и частотой следования им­пульсов f:

(5.4)

При заданном коэффициенте перекрытия, от которого зависит качество шва, увеличение скорости сварки может быть достигнуто за счет увели­чения диаметра светового пятна или его вытягивания в направлении шва. Из-за ограничений, налагаемых теплопроводностью, высокие скорости сварки возможны лишь для тонких деталей.

33. Лазерная дальнометрия

Задача - определение расстояния между дальномером и целью, сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражённым от цели.

Различают три метода измерения дальности, в зависимости от того, какой характер модуляции используется:

1. – Импульсный. К объекту посылается зондирующий импульс, который одновременно запускает временной счетчик. Погрешность 30 см (1 нс).

2. – Фазовый. Лазерное излучение формируется по синусоидальному закону. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала. Погрешность 5 см (1 мГц).

3. - Фазово-импульсный

• Прием сигнала осуществляется скоростным фотоприемником с полосой регистрации более 100 мГц.

Дальномеры применяются в задачах дистанционного зондирования:

1. Лидары (дальномеры для мониторинга окружающей среды) бывают:

2. - Альтиметры (для определения высоты при измерении томографии поверхности), Nd:YAG=1064 нм

3. - Батимеры (для измерения морского рельефа дна), Nd:YAG=532 нм.

34. Лазерная абляция в нанотехнологиях.

Ла́зерная абля́ция — метод удаления вещества с поверхности лазерным импульсом. При низкой мощности лазера вещество испаряется или сублимируется в виде свободных молекул, атомов и ионов, то есть над облучаемой поверхностью образуется слабая плазма, обычно в данном случае тёмная, не светящаяся (этот режим часто называется лазерной десорбцией).

В нанотехнологии абляция используется, например, для физической и химической модификации вещества, происходящей в результате поглощения сфокусированного лазерного излучения в микронном и нанометровом масштабе.

Лазерная абляция является одним из перспективных способов, который предоставляет новые возможности управления характеристиками синтезируемых наночастиц металлов и полупроводников.

Лазерная абляция также применяется для тонкой технической обработки поверхностей и нанотехнологии (например, при синтезе одностенныхуглеродных нанотрубок).

В Японии с >помощью фемтосекундного лазера были получены мезоскопические частицы золота. Ученые продемонстрировали, что интерференция лазерных лучей позволяет получать высокоупорядоченные структуры с заданными свойствами.  Мезоскопическими структурами в физике называют объекты «промежуточного» размера: они меньше, чем макрообъекты, и больше, чем микрообъекты. В данном случае авторы говорят о мезоскопических частицах золота размером в сотни нанометров. Такие частицы представляют большой интерес благодаря их необычным свойствам. Их электрические, магнитные и оптические свойства сильно отличаются от свойств крупных структур из этого металла. Несмотря на то, что золото само по себе является диамагнетиком, наночастицы этого металла проявляют обратные свойства, они являются ферромагнитами, т. е. имеют магнитные свойства при определенной температуре. Эти частицы имеют широкую полосу поглощения, т.е. могут поглощать свет в достаточно широком диапазоне, что делает их очень перспективными для исследования биологических объектов.  Как правило, подобные золотые наночастицы получают химическими методами. Сотрудники Института лазерной инженерии университета Осаки (Япония) под руководством профессора Йошики Наката разработали новую методику получения наночастиц с помощью фемтосекундного лазера. Отчет о работе был опубликован в последнем номере журнала AppliedPhysics A.